本發(fā)明涉及激光光譜技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種提升激光誘導(dǎo)空氣擊穿的擊穿點(diǎn)距離的裝置和方法，對(duì)大氣環(huán)境遠(yuǎn)程探測(cè)有重要的意義。

背景技術(shù)：

空氣中的激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)是一種先進(jìn)的光譜檢測(cè)技術(shù)，其具體原理為：利用高能量脈沖激光聚焦到空氣中,形成高溫、高密度的等離子體,測(cè)量等離子體原子和分子發(fā)射光譜中的譜線波長和強(qiáng)度,從而對(duì)空氣中所含化學(xué)元素進(jìn)行定性和定量分析。由于高靈敏度、遠(yuǎn)程特性等諸多優(yōu)點(diǎn)，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)已經(jīng)成為研究激光與氣體物質(zhì)相互作用的重要工具。

傳統(tǒng)的空氣激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)是利用單束納秒激光聚焦到空氣中形成擊穿光譜，但是隨著聚焦透鏡焦距的增加，即擊穿點(diǎn)距離的增加，焦點(diǎn)處的激光光強(qiáng)減小，直到無法在空氣中形成等離子體，從而限制了空氣中遠(yuǎn)程探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種提升激光誘導(dǎo)空氣擊穿的擊穿點(diǎn)距離的裝置和方法，具有簡(jiǎn)單、有效的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種提升激光誘導(dǎo)空氣擊穿的擊穿點(diǎn)距離的裝置，包括納秒激光器和凹面反射鏡，其特征在于還包括飛秒激光器、延時(shí)控制器、合束鏡、凸透鏡和光譜儀，所述的飛秒激光器的觸發(fā)輸出信號(hào)端與所述的延時(shí)控制器的輸入端相連，該延時(shí)控制器的輸出端與所述的納秒激光器的觸發(fā)輸入端相連，所述的飛秒激光器輸出的飛秒激光脈沖經(jīng)所述的合束鏡透射后形成透射光，所述的納秒激光器輸出的納秒激光脈沖經(jīng)所述的合束鏡反射后形成反射光，該透射光和反射光合束后，射入所述的凹面反射鏡，并經(jīng)該凹面反射鏡聚焦到空氣中形成誘導(dǎo)擊穿光譜，產(chǎn)生的熒光光譜經(jīng)過凸透鏡收集到光譜儀中。

利用上述提升激光誘導(dǎo)空氣擊穿的擊穿點(diǎn)距離的裝置進(jìn)行激光誘導(dǎo)擊穿的方法，包含下列步驟：

①通過延時(shí)控制器，將飛秒激光器的觸發(fā)輸出信號(hào)經(jīng)過一定延時(shí)接入納秒激光器的觸發(fā)輸入端；

②調(diào)節(jié)光路，使從飛秒激光器輸出的飛秒激光脈沖經(jīng)合束鏡透射形成透射光，從納秒激光器輸出的納秒激光脈沖經(jīng)合束鏡反射形成反射光，調(diào)節(jié)飛秒激光脈沖、 納秒激光脈沖和合束鏡使反射光與透射光重合，經(jīng)合束后的飛秒激光脈沖和納秒激光脈沖經(jīng)凹面反射鏡聚焦到空氣中；

③用凸透鏡將空氣中產(chǎn)生的激光誘導(dǎo)擊穿光譜聚焦到光譜儀中。微調(diào)所述延時(shí)控制器的延時(shí)，當(dāng)光譜儀顯示熒光光譜強(qiáng)度值最大時(shí)，是可以達(dá)到最遠(yuǎn)擊穿點(diǎn)的延時(shí)位置。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

本發(fā)明在傳統(tǒng)單束納秒激光聚焦誘導(dǎo)空氣擊穿的基礎(chǔ)上，用合束鏡將一束飛秒激光和一束納秒激光合束，并用延時(shí)控制器控制所述飛秒激光和所述納秒激光以一定延時(shí)先后經(jīng)凹面反射鏡聚焦產(chǎn)生激光誘導(dǎo)空氣擊穿。通過上述裝置和方法，使得在傳統(tǒng)單束納秒激光聚焦無法形成等離子體的距離成功誘導(dǎo)空氣擊穿，從而延長了擊穿點(diǎn)的距離。實(shí)驗(yàn)中，用上述裝置和方法，使得激光誘導(dǎo)空氣擊穿的擊穿點(diǎn)距離是傳統(tǒng)方法的三倍。

附圖說明

圖1為提升激光誘導(dǎo)空氣擊穿的擊穿點(diǎn)距離的裝置光路圖；

其中：1為飛秒激光器，2為延時(shí)控制器，3為合束鏡，4為納秒激光器，5為凹面反射鏡，6為凸透鏡，7為光譜儀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

先請(qǐng)參閱圖1，為提升激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)工作距離的具體實(shí)施的光路圖。如圖所示，飛秒激光器1發(fā)出的飛秒激光脈沖中心波長是800nm，脈沖寬度約為40fs，重復(fù)頻率是1kHz，納秒激光器4發(fā)出的納秒激光脈沖中心波長是10.6μm，脈沖寬度約為120ns，重復(fù)頻率為10Hz。飛秒激光器1的觸發(fā)輸出信號(hào)與延時(shí)控制器2的輸入端相連，延時(shí)控制器2的輸出端與納秒激光器4的觸發(fā)輸入端相連。開啟飛秒激光器1和納秒激光器4，通過延時(shí)控制器2將飛秒激光器1的觸發(fā)輸出信號(hào)經(jīng)過一定延時(shí)(約幾百納秒)接入納秒激光器4的觸發(fā)輸入端。沿著飛秒激光輸出方向，在光路上依次設(shè)置合束鏡3和凹面反射鏡5，調(diào)節(jié)光路，使從飛秒激光器1輸出的飛秒激光脈沖經(jīng)合束鏡透射形成透射光；調(diào)節(jié)納秒激光器4輸出的納秒激光脈沖，使其經(jīng)合束鏡反射形成反射光，用擋光紙片分別在靠近合束鏡3和靠近凹面反射鏡5處觀察兩個(gè)光斑，調(diào)節(jié)飛秒激光脈沖、納秒激光脈沖和所述合束鏡3使兩個(gè)光斑在兩個(gè)位置均重合，從而實(shí)現(xiàn)合束且同方向傳播；調(diào)整凹面反射鏡5，使得光束聚焦到焦點(diǎn)；用凸透鏡6將空氣中產(chǎn)生的激光誘導(dǎo)擊穿光譜聚焦到光譜儀7中，微調(diào)所述延時(shí)控制器2的延時(shí)，當(dāng)光譜儀7顯示熒光光譜強(qiáng)度值優(yōu)化到最大值時(shí)(此時(shí)向不同方向調(diào)節(jié)延時(shí)，光譜儀顯示的熒光強(qiáng)度值都會(huì)減小)，達(dá)到最遠(yuǎn)擊穿點(diǎn)的延時(shí) 位置。